شناخت دقیق انواع عایق سیم پیچی الکتروموتورها برای یک متخصص سیم پیچی ماشین های الکتریکی ضروری است. الکتروموتورها یا همان ماشین های الکتریکی از سه دسته مواد شامل هسته، هادی ها و عایق ها تشکیل می شوند. عایق های الکتریکی در الکتروموتورها در واقع نقشی در تولید میدان مغناطیسی و همچنین جریان الکتریکی خروجی ندارند و جزو اجزاء غیر فعال الکتروموتورها محسوب می شوند.
در واقع انواع عایق سیم پیچی دو نقش اساسی و مهم در الکتروموتورها دارند. نقش اول نقش حرارتی میباشد که با هدایت حرارت صورت می گیرد و نقش دوم نقش مکانیکی می باشد که با حفظ هادی ها در داخل شیارها و ایجاد پوشش حفاظتی امکان پذیر است. در این مقاله انواع عایق سیم پیچی را معرفی و از لحاظ جنس و نوع عملکرد مورد بررسی قرار میدهیم.
عایق سیم پیچی چیست؟
انواع عایق سیم پیچی در هر مدل و دسته ای که باشند وظیفه ای اساسی در عملکرد ماشین های الکتریکی دارند. عایق کاری سیم پیچی موتور از مهمترین مراحل سیم پیچی می باشد. عایق های الکتریکی وظیفه جداسازی الکتریکی را بین شیارهای حاوی هادی ها در ولتاژهای مختلف بر عهده دارند.
مقاله مرتبط: انواع سیم پیچی
این عایق ها با توجه به نوع الکتروموتور، از مواد و ترکیبات متنوعی در ترکیبات خود بهره می برند. انواع عایق سیم پیچی نسبت به نوع ترکیبات بکار رفته در رده های مختلفی از Y تا C تقسیم بندی می شوند. هر نوع عایق نیز در دمای مجاز خاص خود کار می کند که در جدول زیر آمده است.
حداکثر درجه حرارت مجاز (سانتی گراد)
رده عایقی۹۰Y۱۰۵A۱۲۰E۱۳۰B۱۵۵F۱۸۰Hبالاتر از ۱۸۰C
درجه حرارت و رده عایقی
این عایق ها از ترکیب هایی مثل ابریشم، کاغذ سیم پیچی غیر آغشته یا پنبه ساخته می شوند. این عایق ها در موادی مثل سلولز و صمغ های طبیعی آغشته شده اند.
این عایق ها از موادی مثل ابریشم و پنبه ساخته شده اند که به یک نوع عایق مایع مانند روغن آغشته شده اند.
این عایق ها از مواد یا ترکیباتی مانند کاغذ با چسب فرمالئید و لعاب مصنوعی ساخته شده اند که درجه پایداری حرارتی آنها از عایق های رده A، ۱۵ درجه بالاتر است.
جنس مواد و ترکیبات این نوع عایق، میکا، پنبه نسوز و فیبرگلاس می باشد. همچنین سایر ترکیبات غیر آلی که با درجه حرارت B کار می کنند نیز در همین نوع از عایق ها استفاده می شوند.
این عایق ها از موادی مانند الیاف شیشه ای، پنبه نسوز با مواد چسبان و میکا ساخته می شوند.
این عایق ها از موادی مانند سیلیسیم خمیری و صمغ های سیلیسیم و همچنین الیاف شیشه ای و پنبه ساخته می شوند.
عایق های این رده از ترکیب موادی مانند چینی، میکا، کوارتز و شیشه ساخته می شوند.
همه الکتروموتورهای دارای انواع سیم پیچی (Winding) در داخل خود هستند. در این سیم پیچ ها، از انواع عایق سیم پیچی استفاده میشود. این سیم پیچ ها از تعدادی کلاف سیم پیچ (Coil) تشکیل شده اند. هر کلاف نیز از چند حلقه (Loop) تشکیل شده است که تعداد کلاف ها و حلقه ها بستگی به قدرت و نوع عملکرد ماشین الکتریکی دارد. کلاف های تک حلقه را “شین” می نامند. هر حلقه حاوی دو هادی (Conductor) می باشد که درون هسته قرار میگیرد و یک بازوی حلقه (Coil) محسوب می شود. هادی ها اغلب از چند رشته تشکیل شده اند که در از طریق قسمت پیشانی به قسمت اتصال پیشانی که بیرون از هسته است متصل می شوند.
هسته الکتروموتورهای دوار از ورقه های شیاردار ساخته می شود. به این دلیل هسته را به صورت ورقه ای می سازند که تلفات ناشی از جریان فوکو یا همان جریان گردابی را به حداقل برسانند. هادی ها در یک یا چند طبقه داخل شیارهای هسته قرار می گیرند.
انواع عایق سیم پیچی
برای اینکه سیم پیچی به خوبی و با کیفیت انجام شود، علاوه بر طراحی اصولی، تعداد دورها و قطر سیم نیز باید مناسب باشد. از سوی دیگر نیاز به موادی است که در اثر حرارت و لرزش شدید سیم پیچی از جای خود جدا نشوند. همچنین باید عایق مناسبی برای سیم پیچی ایجاد شود تا جرقه بین آنها ایجاد نشود. در غیر این صورت سیم پیچی اتصال کوتاه شده و قطع خواهد شد. عایق ها باید قادر باشند ولتاژ و حرارت بالایی را تحمل کنند. در واقع عمر سیم پیچی به عمر عایق ها وابسته است. در زیر انواع عایق های الکتریکی را معرفی کرده و عملکرد آنها را شرح داده ایم.
مقاله مرتبط: فرمول های سیم پیچی
یکی از انواع عایق سیم پیچی، عایق رشته ای هادی می باشد. دلایل ساخت هادی ها عبارتند از کاهش تلفات فوکو، حذف اثر پوستی، کاهش سطح مقطع و افزایش انعطاف پذیری الکتروموتورها. عایق های رشته ای باید ضخامت کمی داشته باشند تا هم فضای اشغالی را کاهش دهند و هم قادر باشند مقاومت بالایی را در برابر سایش و خراشیدگی ایجاد کنند. این عایق ها همچنین باید در فشار و حرارت بالا توانایی حفظ شکل و کارایی خود را داشته باشند. در الکتروموتورهای امروزی، این وظیفه بر عهده روغن یا لعاب های جلادهنده مصنوعی می باشد.
یکی از انواع عایق سیم پیچی عایق حلقه ای می باشد. وظیفه اصلی عایق حلقه ای همانطور که از نام آن مشخص است، عایق کردن حلقه ها و جلوگیری از اتصال کوتاه آنها می باشد. عایق های حلقه ای این کار را بوسیله پوشاندن رشته های هادی انجام می دهند. عایق های هادی برای انجام این وظیفه باید قادر باشند نه تنها ولتاژ های فاز به فاز و فاز به زمین را به خوبی تحمل کنند، بلکه باید توانایی مقابله با تنش های حرارتی و مکانیکی شدید را نیز داشته باشند.
یکی از انواع عایق سیم پیچی عایق دیواره به زمین می باشد. وظیفه عایق های دیواره به زمین، جداسازی دیواره های هسته استاتور از هادی های از جنس مس می باشد. همچنین این عایق ها شامل ورقه های جداکننده بین کویل ها در فازهای مختلف می باشند. عایق های دیواره به زمین برای انجام این وظیفه می بایست قادر باشند فشارهای مغناطیسی که به لغزش حلقه ها منجر می شوند را به خوبی تحمل کنند.
کی دیگر از انواع عایق سیم پیچی عایق مخصوص حفاظت در برابر تخلیه جزئی می باشد. هنگامی که قصد داریم کلاف ها و میله های عایق بندی شده را در هسته قرار دهیم بین شیارها و سطح کلاف فاصله ایجاد میشود. این فاصله اجتناب ناپذیر است زیرا کلاف ها و میله ها، خارج از هسته عایق بندی می شوند و برای قرار گرفتن بین شیارها باید نازک تر از آنها باشند. همچنین ممکن است در فرآیند ساخت کلاف ها و میله های الکتروموتورهای ولتاژ قوی، در سطح آنها فاصله هوایی ایجاد شده باشد. ایراد وجود فواصل هوایی در الکتروموتورها این است که امکان دارد به دلیل اضافه ولتاژ در سطح کلاف ها و یا میان کلاف ها، پدیده تخلیه جزیی ظاهر شود. این پدیده در الکتروموتورها می تواند موجب ایجاد جرقه و ساییدگی و حتی ایجاد حفره در عایق و دیواره هسته شود.
برای جلوگیری از این پدیده به عایقی نیاز داریم تا این فاصله های هوایی را پر کند و از پدیده تخلیه جزیی جلوگیری کند. برای این کار از روکش های عایق اضافی و پوشش های نیمه هادی در فاصله بین کلاف ها و دیواره شیارها استفاده می شود. این پوشش معمولا از جنس کربن سیاه با مقاومت بالا می باشد. با این کار ولتاژ بین دو سر فواصل هوایی صفر می شود و پدیده تخلیه الکتریکی اتفاق نمی افتد. پدیده تخلیه جزئی در ماشین های الکتریکی بالاتر از شش کیلو ولت رخ می دهد.
نگهدارنده مکانیکی شیارها
در حالیکه الکتروموتورها به صورت عادی به کار خود ادامه می دهند میله ها و کلاف ها در معرض فشارهای مغناطیسی قرار دارند. این در حالی است که اگر خطایی در عملکرد الکتروموتور صورت بگیرد این خطا تاثیری چند برابری در جریان میگذرد به طوری که مقدار جریان خروجی به هیچ وجه مناسب شرایط کاری نرمال نخواهد بود. کلاف ها باید طوری بسته شده باشند که در مقابل لرزش های ناشی از نیروهای مکانیکی مقاوم باشند، در غیر اینصورت این لرزش ها به عایق آسیب جدی وارد می کنند. این نکته را نیز در نظر بگیرید که این کارایی با حداقل مقدار عایق کاری شیار به وجود بیاید تا حجم ماده هادی فعال در شیار حداکثر ممکن باشد. این نوع عایق با توجه به کاربرد متداولی که دارند یکی از مهمترین انواع عایق سیم پیچی می باشند.
وظیفه سر سیم پیچ ها این است که بین کلاف ها اتصال الکتریکی مطمئن ایجاد کند. این اتصالات باید حتما عایق شوند. در الکتروموتورهای ولتاژ بالا، فاصله بین اتصالات سر سیم پیچ و هسته طولانی تر است. همچنین در الکتروموتورهای سرعت بالا، طول سر سیم پیچ ها بسیار زیاد می باشد. سر سیم پیچ ها باید توانایی مقابله با لرزش ها و تکان های شدید را داشته باشند. برای این کار از تسمه های استیل که با صفحات پلی استر عایق شده اند استفاده می شود. به وسیله این تسمه های نگه دارنده، سر سیم های هر کلاف در جای خود ثابت میشود.
گاهی اوقات در استاتور برخی الکتروموتورهایی که کلاف های چند حلقه ای دارند امکان جابجایی داخلی وجود دارد. معمولا به دلیل اینکه شار مغناطیسی در سمت روتور بیشتر است رشته ها در این بخش قرار داده نمی شوند و به جای آن در محیط حرکت هادی ها یک نوار عایق اضافی به نام عایق ترانسپوزه قرار می گیرد. این نوع عایق در عایق کاری سیم پیچی موتور بسیار رایج می باشد.
سیم پیچی روتور الکتروموتورهای سنکترون تحت ولتاژ DC کار می کنند و به همین علت عایق های حلقه ای یا شیاری بکار رفته در آنها نازک هستند و به علت نبود اثر پوستی در رشته هادی ها، نیازی به عایق بندی رشته ها نیست. همچنین به دلیل اینکه سیستم تحریک استاتیک مسئول تغذیه DC می باشد، این مساله تنش هایی را در روتور ایجاد می کند که ممکن است باعث پدیده تخلیه جزئی در فواصل سیم پیچ رتور شود.
عایق های استفاده شده در روتور برای مهار هادی ها در برابر تنش های مکانیکی حاصل از میدان های مغناطیسی باید استحکام مکانیکی بالایی داشته باشند. همچنین این عایق ها باید در برابر فشارهای ترمومکانیکی هنگام استارت زدن و خاموش شدن الکتروموتورها مقاوم باشند. جریان الکتریکی ایجاد شده در هادی ها موجب ایجاد حرارت شده که این حرارت می تواند به عایق ها آسیب بزند. برای جلوگیری از این آسیب، از پوشش های لغزنده در عایق شیار رتور استفاده می شود.
انتخاب بهترین گزینه از انواع عایق بندی سیم پیچی
عوامل مختلفی در انتخاب نوع عایق بندی نقش دارند. در این انتخاب، کاربرد الکتروموتور و ماهیت بحرانی آن با توجه به تاسیسات موجود باید در نظر گرفته شود. همچنین محیط کار ماشین الکتریکی باید بررسی شود. نوع عایق بندی بکار رفته در الکتروموتورها تاثیر مستقیم روی قیمت آنها دارد.
همچنین توان و ولتاژ کار سیستم نیز باید محاسبه شود. سهولت دسترسی نیز یکی دیگر از فاکتورهایی است که باید در مورد نوع عایق بندی الکتروموتور در نظر گرفته شود. برای مثال یکی از انواع الکتروموتورهای کوچک ممکن است با سیم پیچی فرم دار به سختی یافت شود ولی الکتروموتور با سیم پیچی بدون شکل به راحتی در همه انبارها موجود است.
در این مقاله به صورت دقیق انواع عایق سیم پیچی را مورد بررسی قرار دادیم. همینطور که در این مقاله مطالعه کردید سیم پیچی الکتروموتورها یک کار کاملا تخصصی می باشد و عایق موتور الکتریکی نیز خصوصیات خاص خود را دارد. انجام این کار نیاز به آموزش عملی و حرفه ای دارد. اگر به دنبال حرفه ای تخصصی و درآمدزا برای آینده کاری خود هستید، پیشنهاد ما به شما دوره آموزش سیم پیچی الکتروموتورها و آرمیچر می باشد.
منبع: فنی پویان
